JP2008278615A - 電力変換器の制御装置 - Google Patents

電力変換器の制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2008278615A
JP2008278615A JP2007118390A JP2007118390A JP2008278615A JP 2008278615 A JP2008278615 A JP 2008278615A JP 2007118390 A JP2007118390 A JP 2007118390A JP 2007118390 A JP2007118390 A JP 2007118390A JP 2008278615 A JP2008278615 A JP 2008278615A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
power converter
inverter
storage device
power storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007118390A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008278615A5 (ja
JP4546988B2 (ja
Inventor
Mutsuhiro Terunuma
照沼　　睦弘
Eiichi Toyoda
豊田　　瑛一
Motomi Shimada
嶋田　　基巳
Masahiro Nagasu
正浩 長洲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2007118390A priority Critical patent/JP4546988B2/ja
Priority to US12/108,573 priority patent/US7965056B2/en
Priority to EP08251512A priority patent/EP1986313B1/en
Priority to CN2008100957046A priority patent/CN101295939B/zh
Publication of JP2008278615A publication Critical patent/JP2008278615A/ja
Publication of JP2008278615A5 publication Critical patent/JP2008278615A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4546988B2 publication Critical patent/JP4546988B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2045—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for optimising the use of energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/16—Dynamic electric regenerative braking for vehicles comprising converters between the power source and the motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/79—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/797—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10—Electrical machine types
    • B60L2220/12—Induction machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/0074—Plural converter units whose inputs are connected in series
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Abstract

【課題】可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器において、インバータの発生する交流電圧を上昇させて誘導電動機の高速側の特性を拡大し、力行及び回生ブレーキの性能向上を図る駆動制御装置を提供する。
【解決手段】インバータの入力の接地側に、インバータに流入もしくは流出する電流を処理可能な容量の蓄電装置を有する直流電圧源を直列に挿入し、この出力電圧をゼロから連続的に制御して架線電圧に加算してインバータに印加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置に係り、特に直流電源側に蓄電装置を有する直流電圧発生手段を備え、この直流電圧発生手段の発生する電力を利用して駆動する電力変換器の制御装置に関する。
可変電圧、可変周波数（ＶＶＶＦ）インバータ制御により誘導電動機を駆動する、いわゆるインバータ鉄道車両において、停止間際に空気ブレーキを使用せず電気力のみのブレーキ力で鉄道車両を停車させる、全電気停止ブレーキが実用化されている。
空気ブレーキに頼らず、電気力によるブレーキだけで停止力が得られることは、ブレーキシューの磨耗の抑制につながり車両のメンテナンスにとって効果があるとともに、空気ブレーキでの立ち上がり遅れがないため、停止精度の向上にも寄与する。
このように、従来使用していた空気ブレーキに対して、電気ブレーキだけで鉄道車両を停止させることに少なからずメリットがあることから、鉄道車両の全速度領域において空気ブレーキを電気ブレーキに置き換えることができれば、ブレーキシューの磨耗に対して大きなメリットを得ることが可能となる。
しかしながら、インバータ制御における誘導電動機の交流側の最大出力電圧は、直流側すなわちインバータの入力電圧で決定され、鉄道車両での誘導電動機は、図２、図３の実線で示すように、高速の領域は交流出力電圧が最大になった特性を使用していることから、電気力のブレーキだけでは所要のブレーキ力を得られない問題があった。
そのために、ブレーキ時に誘導電動機側の電圧を上昇させることで、ブレーキ力を増加させようとする試みがなされている。例えば抵抗やコンデンサなどのインピーダンスを挿入するものであるが、ブレーキ時の回生エネルギーを無駄に消費するだけでなく、電圧の連続性がとれない欠点がある。特許文献１に開示されている例では、回生エネルギーの無駄はないが電圧の連続性がない。
特開２００２−３６９３０４号公報
本発明の課題は、上記事情に鑑み、回生エネルギーを無駄にせずかつ電圧の連続性も保つことで必要な電気ブレーキ力を得る、鉄道車両の駆動制御装置を提供することにある。
上記課題は、インバータに流入もしくは流出する電流を処理可能な容量の、蓄電装置を有する直流電圧源をインバータの入力の接地側に直列に挿入し、発生する出力電圧をゼロから連続的に制御することで達成できる。
本発明によれば、誘導電動機の特性を高速側に拡大できるので、電気ブレーキ範囲が拡大しブレーキシューの磨耗低減が図れる。またブレーキ力の増大は回生パワーの増大でもあり、電力の回生率が向上し結果として省エネルギー化が可能となる。さらに力行側の特性も高速側に拡大することで制御性能の向上が期待できる。インバータの接地側に直流電圧源を挿入することは、電圧源に使用する部品を架線電圧対応の高圧部品を使用しなくてもよいという効果もある。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施例１の電力変換器の制御装置を示す。図１において架線１の直流電力をパンタグラフ２から集電し、フィルタリアクトルＦＬ３及びフィルタコンデンサＦＣ４を介してインバータ５に供給する。インバータ５で交流電力に変換し誘導電動機６を駆動する。インバータ５の接地側には蓄電装置１１を有する直流電圧源１０が挿入され、直流電圧を発生する。電流は車輪７を介し線路に戻される。以上の動作は鉄道車両の力行の場合であり、ブレーキの場合は、誘導電動機６が発電機として働き、電力を架線１側に回生することになる。従って、直流電圧源１０はインバータ５に流れる電流が流れ込むことになり、インバータの流入、流出両方向の電流を制御することになる。
鉄道車両での誘導電動機の一般的な特性を図２、図３に示す。図２は力行の場合、図３はブレーキの場合である。図３は力行と対比させるため逆向きの特性図としている。図４のように直流電圧源１０を挿入しない通常の電力変換器では、架線電圧Ｅｓ≒インバータ入力電圧Ｅｉであり、図２、図３の実線で示す特性となっている。
そこで、本発明の実施例１のように、インバータの入力側に直流電圧源１０を挿入して、図５に示すように直流電圧源１０の出力電圧Ｅｄを、架線電圧Ｅｓに加算するように制御すれば、インバータ入力電圧Ｅｉ＝Ｅｓ＋Ｅｄとなり、図２、図３の特性で点線に示すように、インバータへの入力電圧の上昇により誘導電動機６の発生する交流電圧はΔＥｍ分拡大し、結果的に電流・トルクの特性が高速側に拡大する。従って直流電圧を上昇させると、インバータの処理する電力も拡大することになり、ブレーキ時には通常より大きな回生パワーを得られることになる。
鉄道車両では、直流電圧源１０の出力電圧はゼロから連続的に制御できる方が都合がよい。このような直流電圧を出力する電圧源を用いた具体的例を図６に示す。
図６において、図１と共通するところは説明を省略する。図１では図示しなかったが、架線１と車輪７の間には、回生エネルギーを吸収する他の鉄道車両や変電所が存在し、これらを８であらわす。
蓄電装置１１は充放電可能な蓄エネルギー装置で、その正極側にはスイッチング素子２１、負極側にはスイッチング素子２２が接続されスイッチング素子２１と２２とは直列接続する。またスイッチング素子２１、２２それぞれにはフライホイールダイオード３１、３２が並列に接続される。スイッチング素子２１と２２の中点とフライホイールダイオード３１と３２との中点は接続され、リアクトル４１を介してインバータ５の接地側に接続される。蓄電装置１１の正極側は車輪７に接続される。
ここでスイッチング素子の一方を常にオフとし、もう一方のスイッチング素子をオン・オフのチョッピング動作させることで、スイッチング素子とダイオードとの中点にチョッピング電圧が発生する。このチョッピング電圧を平滑すれば直流電圧を得ることができ、この直流電圧は架線電圧と加算されインバータ５に印加することになる。直流電圧はスイッチング素子のチョッピング周期（通流率）を制御することで、ゼロから連続に可変できる。
図６の動作について以下詳細に説明する。図７に力行時の動作状態を示す。図７において、スイッチング素子２１を常にオフにして、スイッチング素子２２をオンさせると、実線で示すようにリアクトル４１、スイッチング素子２２、蓄電装置１１を介した経路で電流が流れ、（Ａ）点には図８に示す実線のように、蓄電装置１１の電圧（−）Ｅｂが出力される。
スイッチング素子２１をオフのままスイッチング素子２２をオフすると、リアクトル４１、フライホイールダイオード３１を介して点線で示すように電流が流れ、（Ａ）点の電位は図８の点線のようにゼロになる。このようにスイッチング素子２２のオンオフにより、蓄電装置１１の電圧Ｅｂの大きさのチョッピング電圧を発生させる。このチョッピング電圧をリアクトル４１、フィルタコンデンサ４により平滑された電圧Ｅｄは、架線電圧Ｅｓに加算されインバータ５の入力電圧Ｅｉとなる。この発生電圧Ｅｄは、スイッチング素子２２のチョッピングの通流率制御によりその大きさを連続に変えることができる。このため任意のタイミングで発生電圧の大きさや電圧の挿入・除去が可能になる。
図９にブレーキ時の動作状態を示す。ブレーキ時にはスイッチング素子２２を常にオフとする。ここでスイッチング素子２１をオフにすれば、蓄電装置１１からフライホイールダイオード３２、リアクトル４１を介して実線で示す経路で電流が流れ、（Ａ）点には図１０の実線で示すように電圧（−）Ｅｂがあらわれる。
次にスイッチング素子２１をオンさせると、電流はスイッチング素子２１、リアクトル４１、を介して点線で示すように流れ、（Ａ）点の電位は図１０の点線のようにゼロとなる。このようにブレーキの場合にはスイッチング素子２１のオンオフによって、図１０のようにチョッピング電圧を発生できる。
力行と同様にこの電圧もリアクトル４１、フィルタコンデンサ４で平滑されて電圧Ｅｄとなり、インバータ５の発生電圧に印加され、架線側への回生パワーが通常より増大し、より大きな電気ブレーキ力が得られることになる。なお、リアクトル４１はインバータ５側でも車輪７側でもどちらに接続しても効果は同じである。
ここで直流電圧源の発生する電圧Ｅｄとインバータ５への流入・流出電流の関係を求めてみる。蓄電装置１１の出力電圧をＥｂ、蓄電装置１１の電流をＩｂ、インバータ５の直流電流をＩｉ、スイッチング素子２１及び２２のチョッピング通流率をγであらわすと、
Figure 2008278615
Figure 2008278615
 の関係になり、（２）、（３）より
Figure 2008278615
 となるので、チョッピング通流率γの制御により、インバータへ加算する電圧Ｅｄと蓄電装置の電流Ｉｂが選択される。
また、一般的に通流率γ≦１であるため、加算する電圧Ｅｄは蓄電装置１１の電圧Ｅｂ以下であり、
Figure 2008278615
 で制限されることになる。
蓄電装置１１の容量については、特性を拡大する速度範囲でのエネルギーに対して、蓄電装置で負担する比率以下の容量であればよい。
図１６に示すように、拡大したい速度をｖｈ、蓄電装置による電圧の加算が必要ない速度をｖｌとする。ｖｈとｖｌ間のエネルギーＢｖは鉄道車両の重量をＭとすれば、
Figure 2008278615
 となる。蓄電装置で負担する電圧の最大値は、通流率≒１の場合を考えると、バッテリ電圧Ｅｂとしてよいので、蓄電装置の容量の最大値Ｂｂｍａｘは、
Figure 2008278615
 でほぼあらわせる。従ってＢｂｍａｘ以下の容量の蓄電装置であればよい。
本実施例の他の特徴としては、スイッチング素子２１、２２の両端とフライホイールダイオード３１、３２の両端は、蓄電装置１１が接続されているので、これらの耐圧性能はインバータへの印加電圧ではなく、蓄電装置１１に対応した耐圧性能でよい。インバータの正極側に直流電圧源を挿入した場合には、直流電圧源に使用する素子はインバータと同じ耐圧性能が必要になる。しかし本実施例では、加算電圧に応じた素子の耐圧性能でよく、標準化や小型化が図れる効果もある。
本発明の他の実施例について説明する。図１１は直流電圧を出力可能な他の電圧源を用いた例である。図１１の直流電圧源の構成は図６とほぼ同様であるが、蓄電装置１１の正極側はインバータ５の接地側に接続され、スイッチング素子２１、２２とフライホイールダイオード３１、３２の中点からのリアクトル４１の出力端が車輪７へ接続されているのが異なっている。
図１１の動作について以下詳細に説明する。図１２は力行時の動作状態を示す。図１２において、スイッチング素子２２は常にオフとし、スイッチング素子２１をオンすると、実線で示すようにスイッチング素子２１、リアクトル４１を介した経路で電流が流れ、スイッチング素子２１をオフすれば、点線で示すように蓄電装置１１、フライホイールダイオード３２、リアクトル４１を介して電流が流れる。本実施例の場合でも、スイッチング素子２１のオンオフ動作により（Ａ）点には図１３に示すようにチョッピング電圧を得ることができる。
図１４にブレーキ時の動作状態を示す。ここではスイッチング素子２１を常にオフとする。スイッチング素子２２をオフとすれば、リアクトル４１、フライホイールダイオード３１を介して実線で示す経路で電流が流れ、スイッチング素子２２をオンさせると、リアクトル４１、スイッチング素子２２、蓄電装置１１を介して点線で示すように電流が流れる。従ってこの場合もチョッピング素子２２のオンオフによって、（Ａ）点には図１５に示すようにチョッピング電圧が得ることができる。よって図１１の実施例においても、図６の実施例と同様の効果を得ることができる。
以上説明してきたように、本実施例では車両性能の向上を図ることが可能となる。
図１は、本発明の実施例１の電力変換器の制御装置の説明図である。 図２は、電力変換器の力行時の誘導電動機の特性を示す説明図である。 図３は、電力変換器のブレーキ時の誘導電動機の特性を示す説明図である。 図４は、電力変換器の架線電圧とインバータ入力電圧の関係を示す説明図である。 図５は、本発明の実施例１の電力変換器の架線電圧と直流電圧源電圧とインバータ入力電圧の関係を示す説明図である。 図６は、本発明の実施例１である直流発生電源装置を挿入した電力変換器の説明図である。 図７は、図６の本発明の実施例１の電力変換器の力行時の動作説明図である。 図８は、図７の電力変換器の各発生電圧の説明図である。 図９は、図６の本発明の実施例１の電力変換器の回生ブレーキ時の動作説明図である。 図１０は、図９の電力変換器の各発生電圧の説明図である。 図１１は、本発明の実施例２の直流発生電源装置を挿入した電力変換器の説明図である。 図１２は、図１１の本発明の実施例２の電力変換器の力行時の動作説明図である。 図１３は、図１２の電力変換器の各発生電圧の説明図である。 図１４は、図１１の本発明の実施例２の電力変換器の回生ブレーキ時の動作説明図である。 図１５は、図１４の電力変換器の各発生電圧の説明図である。 図１６は、本発明の実施例２の蓄電装置の容量の選定を示す説明図である。
符号の説明
１ 架線
２ パンタグラフ
３ フィルタリアクトル
４ フィルタコンデンサ
５ インバータ
６ 誘導電動機
７ 車輪
８ 他列車、変電所など
１０ 直流電圧源装置
１１ 蓄電装置
２１ スイッチング素子
２２ スイッチング素子
３１ フライホイールダイオード
３２ フライホイールダイオード
４１ リアクトル

Claims (8)

  1. 主回路素子を有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器において、
    該インバータの入力側に蓄電装置を有する直流電圧源を挿入したことを特徴とする電力変換器の制御装置。
  2. 主回路素子を有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器において、
    該インバータの入力側の接地側に蓄電装置を有する直流電圧源を挿入し、該直流電圧源の出力電圧を架線電圧に加算し、該インバータの入力電圧として印加することを特徴とする電力変換器の制御装置。
  3. 請求項２に記載の電力変換器の制御装置において、
    該蓄電装置を有する該直流電圧源は電圧をゼロから連続的に制御し、流れる電流を両方向に制御する降圧チョッパ型装置であることを特徴とする電力変換器の制御装置。
  4. 請求項２に記載の電力変換器の制御装置において、
    該蓄電装置の容量Ｂｂは、該直流電圧源出力を必要とする該誘導電動機の特性の回転速度をｖｈ、該直流電圧源出力を必要としない該誘導電動機の回転速度をｖｌ、該電力変換器の重量をＭ、該架線電圧をＥｓ、該蓄電装置の発生電圧の最大値をＥｂとした時、該インバータの運動エネルギーに該インバータの架線電圧と該蓄電装置電圧との比を乗じた、（１）式で示される最大エネルギーＢｂｍａｘ以下の容量であることを特徴とする電力変換器の制御装置。
    Figure 2008278615
  5. 請求項３に記載の電力変換器の制御装置において、
    該降圧チョッパ型装置は、充放電可能な蓄電装置と、該蓄電装置の正極と負極間に相対して接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子に並列に接続されたフライホイールダイオードと、該スイッチング素子及び該フライホイールダイオードの中性点に接続されるリアクトルとから構成され、該蓄電装置の正極を架線の接地側に接続したことを特徴とする電力変換器の制御装置。
  6. 請求項５に記載の電力変換器の制御装置において、
    該インバータに流入または流出する電流の方向に応じて、該降圧チョッパ型装置の該スイッチング素子の一方をオフさせたまま、他方のスイッチング素子のオンオフの通流率を制御することで、ゼロから連続的に直流電圧を出力することを特徴とする電力変換器の制御装置。
  7. 請求項３に記載の電力変換器の制御装置において、
    該降圧チョッパ型装置は、充放電可能な蓄電装置と、該蓄電装置の正極と負極間に相対して接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子に並列に接続されたフライホイールダイオードと、該スイッチング素子及び該フライホイールダイオードの中性点に接続されるリアクトルとから構成され、該蓄電装置の正極を該インバータの接地側に接続したことを特徴とする電力変換器の制御装置。
  8. 請求項７に記載の電力変換器の制御装置において、
    該インバータに流入または流出する電流の方向に応じて、該降圧チョッパ型装置の該スイッチング素子の一方をオフさせたまま、他方のスイッチング素子のオンオフの通流率を制御することで、ゼロから連続的に直流電圧を出力することを特徴とする電力変換器の制御装置。
JP2007118390A 2007-04-27 2007-04-27 電力変換器の制御装置 Expired - Fee Related JP4546988B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007118390A JP4546988B2 (ja) 2007-04-27 2007-04-27 電力変換器の制御装置
US12/108,573 US7965056B2 (en) 2007-04-27 2008-04-24 Control apparatus of power conversion system
EP08251512A EP1986313B1 (en) 2007-04-27 2008-04-24 Direct d.c. converter at the input side of a variable voltage variable frequency inverter driving an induction motor
CN2008100957046A CN101295939B (zh) 2007-04-27 2008-04-24 功率变换器的控制装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007118390A JP4546988B2 (ja) 2007-04-27 2007-04-27 電力変換器の制御装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010151162A Division JP4977772B2 (ja) 2010-07-01 2010-07-01 駆動制御装置及び電気車

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2008278615A true JP2008278615A (ja) 2008-11-13
JP2008278615A5 JP2008278615A5 (ja) 2009-06-04
JP4546988B2 JP4546988B2 (ja) 2010-09-22

Family

ID=39684191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007118390A Expired - Fee Related JP4546988B2 (ja) 2007-04-27 2007-04-27 電力変換器の制御装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7965056B2 (ja)
EP (1) EP1986313B1 (ja)
JP (1) JP4546988B2 (ja)
CN (1) CN101295939B (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2492132A2 (en) 2011-02-22 2012-08-29 Hitachi Ltd. Drive device for railway vehicle
EP2498387A1 (en) 2011-03-07 2012-09-12 Hitachi Ltd. Power converter and power converter of rolling stock
EP2570295A2 (en) 2011-09-14 2013-03-20 Hitachi Ltd. Drive device for railway vehicle
JP2013066383A (ja) * 2010-06-21 2013-04-11 Mitsubishi Electric Corp 同期機の磁極位置検出装置
JP2017046468A (ja) * 2015-08-27 2017-03-02 株式会社日立製作所 鉄道車両用の電力変換装置

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5452371B2 (ja) * 2010-06-01 2014-03-26 株式会社日立製作所 鉄道車両の駆動装置
WO2012015042A1 (ja) * 2010-07-30 2012-02-02 三菱重工業株式会社 架線交通システムおよびその制御方法
JP5777412B2 (ja) * 2011-06-03 2015-09-09 三菱電機株式会社 多電源式鉄道車両用の空調電源システム
ES2548679T3 (es) * 2011-10-05 2015-10-20 Bombardier Transportation Gmbh Método y dispositivo para frenar vehículos ligados a una vía impulsados por motores de inducción
JP5766640B2 (ja) * 2012-03-16 2015-08-19 株式会社東芝 電気車制御装置
DE102012216312A1 (de) * 2012-09-13 2014-03-13 Siemens Aktiengesellschaft Schienenfahrzeug mit Batteriebetrieb
FR3031849B1 (fr) * 2015-01-16 2017-02-17 Alstom Transp Tech Convertisseur d'alimentation reseau et/ou de sous-station de recuperation de l'energie de freinage
DE102015221266A1 (de) * 2015-10-30 2017-05-04 Siemens Aktiengesellschaft Energieumwandlungseinrichtung
CN109104896B (zh) * 2016-03-04 2022-04-05 日本电产株式会社 电力转换装置、马达驱动单元和电动助力转向装置
DE102016106331A1 (de) * 2016-04-07 2017-10-12 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Einrichtung zur Steuerung einer Luftversorgungsanlage eines Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges
CN110535395B (zh) * 2019-09-19 2021-09-24 四川虹美智能科技有限公司 一种电机的控制方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001037004A (ja) * 1999-07-26 2001-02-09 Hitachi Ltd インバータ式電気車制御装置
JP2001054210A (ja) * 1999-08-09 2001-02-23 Fuji Electric Co Ltd 電気自動車の電源システム
JP2001177903A (ja) * 1999-12-22 2001-06-29 Mitsubishi Electric Corp 電気車制御装置
JP2001231104A (ja) * 2000-02-17 2001-08-24 West Japan Railway Co 電気車制御装置
JP2002369304A (ja) * 2001-06-11 2002-12-20 Hitachi Ltd 電気車の制御装置
WO2006126272A1 (ja) * 2005-05-26 2006-11-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 可変速交流電動機の制御装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2555038B2 (ja) * 1986-11-05 1996-11-20 株式会社日立製作所 誘導電動機式電気車の制御装置
JP3056898B2 (ja) * 1992-10-23 2000-06-26 株式会社東芝 電気車制御装置
JP3297371B2 (ja) * 1998-03-12 2002-07-02 株式会社東芝 電気車の制御装置
JP3795803B2 (ja) * 2001-12-25 2006-07-12 株式会社東芝 電気車制御装置
ATE505845T1 (de) * 2001-12-26 2011-04-15 Toyota Motor Co Ltd Elektrische lastvorrichtung, steuerverfahren für eine elektrische last und computerlesbares aufzeichnungsmedium mit einem aufgezeichneten programm, durch das ein computer eine elektrische last steuern kann
JP4643355B2 (ja) * 2005-05-09 2011-03-02 株式会社東芝 電気車制御装置
JP4568169B2 (ja) * 2005-05-18 2010-10-27 株式会社東芝 電気車制御装置
CA2657758C (en) * 2006-08-09 2013-03-26 Mitsubishi Electric Corporation Power converter and controller using such converter for electric rolling stock

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001037004A (ja) * 1999-07-26 2001-02-09 Hitachi Ltd インバータ式電気車制御装置
JP2001054210A (ja) * 1999-08-09 2001-02-23 Fuji Electric Co Ltd 電気自動車の電源システム
JP2001177903A (ja) * 1999-12-22 2001-06-29 Mitsubishi Electric Corp 電気車制御装置
JP2001231104A (ja) * 2000-02-17 2001-08-24 West Japan Railway Co 電気車制御装置
JP2002369304A (ja) * 2001-06-11 2002-12-20 Hitachi Ltd 電気車の制御装置
WO2006126272A1 (ja) * 2005-05-26 2006-11-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 可変速交流電動機の制御装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013066383A (ja) * 2010-06-21 2013-04-11 Mitsubishi Electric Corp 同期機の磁極位置検出装置
EP2492132A2 (en) 2011-02-22 2012-08-29 Hitachi Ltd. Drive device for railway vehicle
JP2012175802A (ja) * 2011-02-22 2012-09-10 Hitachi Ltd 鉄道車両の駆動装置
EP2498387A1 (en) 2011-03-07 2012-09-12 Hitachi Ltd. Power converter and power converter of rolling stock
JP2012186947A (ja) * 2011-03-07 2012-09-27 Hitachi Ltd 電力変換装置及び鉄道車両用の電力変換装置
US8963456B2 (en) 2011-03-07 2015-02-24 Hitachi, Ltd. Power converter and power converter of rolling stock
EP2570295A2 (en) 2011-09-14 2013-03-20 Hitachi Ltd. Drive device for railway vehicle
JP2013062961A (ja) * 2011-09-14 2013-04-04 Hitachi Ltd 鉄道車両の駆動制御装置
KR101388356B1 (ko) * 2011-09-14 2014-04-22 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 철도 차량의 구동 제어 장치
US8816615B2 (en) 2011-09-14 2014-08-26 Hitachi, Ltd. Drive device for railway vehicle
JP2017046468A (ja) * 2015-08-27 2017-03-02 株式会社日立製作所 鉄道車両用の電力変換装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP1986313B1 (en) 2013-04-03
US20080266920A1 (en) 2008-10-30
EP1986313A3 (en) 2011-07-06
CN101295939A (zh) 2008-10-29
EP1986313A2 (en) 2008-10-29
JP4546988B2 (ja) 2010-09-22
US7965056B2 (en) 2011-06-21
CN101295939B (zh) 2012-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4546988B2 (ja) 電力変換器の制御装置
US6331365B1 (en) Traction motor drive system
JP5138781B2 (ja) 電力変換装置
JP5774919B2 (ja) 機械設備を駆動する電動装置、及びそれに関連する方法
JP5365586B2 (ja) 電力変換装置
CN108306488B (zh) 获得较低的最小升压比的可变电压转换器
JP5298152B2 (ja) 電力変換装置及び鉄道車両用の電力変換装置
JP2011024370A (ja) 負荷駆動装置及びこれを使用した電気自動車
US9960724B2 (en) Driving system for hybrid electric vehicles and method of controlling phase of pulse width modulation carrier signal in the same
JP5425849B2 (ja) 鉄道車両の駆動制御装置
JP5152573B2 (ja) 回転電機の制御装置
JP2010104139A (ja) 電圧コンバータおよびそれを搭載する車両
JP2014195341A (ja) 車両の充電制御装置
JP2004056934A (ja) 補助電源装置
JP2009183078A (ja) 電気車の駆動システム
JP2012070502A (ja) 車両搭載用電力制御装置
JP3972322B2 (ja) 電気車の制御装置
JP5401486B2 (ja) 鉄道車両の駆動装置
JP5320452B2 (ja) 駆動制御装置及び電気車
JP4977772B2 (ja) 駆動制御装置及び電気車
JP2018126039A (ja) 電力変換装置
JP2007331454A (ja) ハイブリッド自動車
JP3931734B2 (ja) 電気負荷駆動装置
JP6851502B2 (ja) 鉄道車両用電力変換システム
JP6240023B2 (ja) 電力変換装置及びそれを備えた鉄道車両

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090420

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090420

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090824

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091006

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091207

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100608

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100702

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130709

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4546988

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees